FR3068308B1 - Systeme de stockage d’energie electrique d’un vehicule et vehicule adapte a le mettre en œuvre - Google Patents

Systeme de stockage d’energie electrique d’un vehicule et vehicule adapte a le mettre en œuvre Download PDF

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Abstract

Le système de stockage d'énergie électrique d'un véhicule comporte des batteries comprenant des cellules, lesdites batteries étant agencées en packs destinés à être maintenus dans une structure dudit véhicule, le système de stockage comprend au moins un pack(P) (20) et au moins un pack(E) (21) mécaniquement interchangeables et électriquement substituables, le pack(P) étant conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité de puissance maximale sensiblement supérieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E), et étant conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité massique d'énergie sensiblement inférieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E), de sorte que : - la puissance électrique maximale du pack(P) corresponde à la puissance électrique maximale nécessaire pour la réalisation d'une première mission du véhicule, la capacité de stockage en énergie du pack(P) étant au moins une capacité nécessaire pour réaliser ladite première mission ; et - la capacité de stockage d'énergie électrique du pack(E) corresponde à la capacité de stockage d'énergie électrique nécessaire pour la réalisation d'une seconde mission du véhicule, la puissance électrique maximale étant au moins la puissance électrique nécessaire pour réaliser ladite seconde mission.

Description

Domaine de l’invention L’invention relève de la gestion d’énergie électrique d’un véhicule à propulsion électrique. Elle s’inscrit dans le domaine de l’agencement de packs de batteries d’accumulateurs au sein d’un véhicule, et concerne plus particulièrement un système de stockage d’énergie électrique d’un aéronef.
Plus particulièrement, l’invention concerne un système de stockage d’énergie électrique pour la propulsion d’un véhicule tel qu’un aéronef ou un véhicule des domaines automobile, ferroviaire ou naval. État de l’art
Les batteries d’accumulateurs électriques, ci-après désignées « batteries », destinées au stockage d’une énergie devant être restituée sous forme électrique sont caractérisées en particulier par leurs capacités de stockage, c’est-à-dire l’énergie totale qu’elles sont en mesure de restituer sous la forme de courants électriques utilisables et par leurs aptitudes à délivrer une puissance maximale en utilisation. Ces deux caractéristiques dépendent des technologies utilisées dans les cellules des batteries et ont des conséquences sur les dimensions des batteries et sur leurs capacités massiques (J/g).
Ainsi, en pratique, on distingue deux grandes catégories de batteries liées à leurs usages : les batteries destinées à des applications typées énergie, lorsqu’il est recherché principalement une capacité de stockage de la batterie importante, par exemple pour fournir le maximum d'autonomie à un système alimenté par la batterie, ces batteries sont parfois désignées « batteries de type énergie » ; et les batteries destinées à des applications typées puissance lorsqu’il est recherché la délivrance de fortes puissances en utilisation, en particulier pour répondre à des appels de puissance instantanée important, par exemple pour l’alimentation d’actionneurs de puissance pilotés par certains systèmes, ces batteries sont parfois désignées « batteries de type puissance ».
Cette distinction entre « batterie de type énergie » et « batterie de type puissance » est cependant artificielle puisque tous les types de batteries sont caractérisées par leur capacité de stockage, plus particulièrement de restitution, d’énergie et par leur courant maximum, et donc leur puissance délivrée maximale, et elle ne correspond donc qu’aux extrémités d’un classement des batteries en fonction de ces deux caractéristiques, qui en pratique se révèlent antinomiques.
Les batteries d’énergie fournissent une quantité d’énergie relativement élevée pour une masse donnée mais avec des intensités de courants de décharge maximales relativement faibles. A l’inverse, les batteries de puissance accepte des intensités de courants de décharge relativement élevés pour une masse donnée mais en contrepartie ne fournissent qu’une quantité d’énergie utilisable relativement faible.
Le diagramme de Ragone est connu de l’homme du métier pour illustrer l’évolution de la puissance massique maximale des accumulateurs en fonction de leur capacité massique, pour différentes technologies de cellules.
Ce diagramme illustre que pour une technologie de cellule donnée, la capacité diminue lorsque la puissance maximale augmente.
Un choix quant à un modèle de batteries est donc généralement fait en fonctions des applications.
Par exemple, dans le domaine des véhicules à propulsion électrique, la recherche d’une manoeuvrabilité et d’accélérations importantes conduit à utiliser des batteries du type « puissance >> et de capacités limitées aux besoins de la mission à réaliser pour en limiter la masse. A contrario, la recherche d’une autonomie ou d’un rayon d’action important conduit à utiliser des batteries du type « énergie >> et de puissances maximales limitées au besoin de la mission pour limiter également la masse.
Pour illustrer ces aspects, dans le cas d’un aéronef à propulsion électrique, un avion de voltige, exigeant en termes de puissance mais n’ayant besoin que d’une autonomie limitée, sera équipé de batteries de type « puissance >>, alors qu’un avion de voyage, exigeant en termes d’autonomie mais sans besoin de puissance excessive, sera équipé de batteries de type « énergie >>.
Une telle spécialisation est cependant préjudiciable lorsqu’un dispositif, en particulier un véhicule, peut être utilisé dans des missions tantôt avec des exigences de puissance, tantôt avec des exigences d’énergie.
Exposé de l’invention
La présente invention a pour objectif de palier les inconvénients précités en proposant un système de stockage d’énergie électrique d’un véhicule comprenant des packs de batteries dimensionnés selon les besoins en autonomie pour la réalisation de missions du véhicule.
Un autre objectif de la présente invention est de proposer un véhicule adapté à mettre en œuvre un tel système de stockage d’énergie. A cet effet, la présente invention concerne, selon un premier aspect, un système de stockage d’énergie électrique d’un véhicule, ledit système de stockage comportant des batteries comprenant des cellules, lesdites batteries étant agencées en packs destinés à être maintenus dans une structure dudit véhicule.
Le système de stockage comprend au moins un pack d’un premier type ou pack(P) et au moins un pack d’un second type ou pack(E) mécaniquement interchangeables et électriquement substituables. Le pack(P) est conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité de puissance maximale sensiblement supérieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E), et est conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité massique d’énergie sensiblement inférieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E). Ceci de sorte que : - la puissance électrique maximale dudit au moins un pack(P) corresponde à la puissance électrique maximale nécessaire pour la réalisation d’une première mission du véhicule, la capacité de stockage en énergie dudit au moins un pack(P) étant au moins une capacité nécessaire pour réaliser ladite première mission ; et - la capacité de stockage d’énergie électrique dudit au moins un pack(E) corresponde à la capacité de stockage d’énergie électrique nécessaire pour la réalisation d’une seconde mission du véhicule, la puissance électrique maximale étant au moins la puissance électrique nécessaire pour réaliser ladite seconde mission.
Ainsi, à une puissance électrique maximale équivalente, un pack(P) présente une masse moins élevée qu’un pack(E). L’installation d’un pack(P) dans un véhicule permet avantageusement d’augmenter la maniabilité et la réactivité dudit véhicule.
La présente invention permet également d’assurer de manière simplifiée la mise en configuration d’un même véhicule pour le rendre capable de l’une ou de l’autre mission sans être pénalisé par la mise en oeuvre d’un pack qui serait en mesure de satisfaire aux deux exigences.
Dans des modes particuliers de réalisation, l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Dans des modes particuliers de réalisation de l’invention, les pack(P) et pack(E) sont conçus de sorte à délivrer une puissance électrique maximale sensiblement identique.
Le fait que le pack(P) et le pack(E) délivrent une puissance électrique maximale identique l’un de l’autre a pour avantage que le véhicule peut comprendre un unique réseau de distribution électrique de la chaîne de puissance recevant cette puissance électrique.
Dans des modes particuliers de réalisation de l’invention, chaque pack(P) et pack(E) comprend des moyens d’identification du pack auquel il est rattaché, adapté à être lu par un système de gestion électrique du véhicule.
Dans des modes particuliers de réalisation de l’invention, les pack(P) et pack(E) comprennent un système de gestion connecté à des moyens d’acquisition de données représentatives de paramètres du pack de batteries, dont une intensité maximale nominale du courant pouvant être délivré, et l’état de charge, l’état de santé et la capacité de stockage d’énergie électrique du pack, ledit système de gestion étant configuré de sorte à transmettre à un dispositif de contrôle et de commande d’un équipement électrique de puissance du véhicule, lorsqu’un desdits pack(P) et pack(E) est installé dans le véhicule, les données représentatives de ces paramètres.
Lorsque le dispositif de contrôle et de commande de l’équipement de puissance du véhicule a reçu les données représentatives de paramètres du pack de batteries, il est en mesure d’adapter la consommation d’énergie et d’éviter toute surcharge ou décharge profonde susceptible d’être dommageable pour la durée de vie des batteries des packs de batteries. Grâce à ces caractéristiques, le vieillissement du pack de batteries est optimisé et ainsi, la durée de vie des packs de batteries est maximisée.
Les moyens d’acquisition de données peuvent être formés par des moyens de simulation et/ou par des moyens de mesure tels que des capteurs.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système de gestion est adapté à enregistrer les données représentatives de paramètres des pack(P) et pack(E).
Ainsi, des données représentatives de paramètres d’un pack de batteries installé dans un véhicule peuvent être enregistrées, au terme de la mission du véhicule. Ces données peuvent être exploitées lors de la mise sous tension du pack de batteries en vu de la réalisation de la mission suivante.
Un autre objet de la présente invention concerne un véhicule adapté à mettre en œuvre un système de stockage d’énergie électrique tel que précédemment décrit, comprenant : - des seconds organes de guidage solidaires d’une structure du véhicule prévus pour coopérer avec des premiers organes de guidage d’un pack(P) ou d’un pack(E), - des bornes de raccordement destinées à être connectées à des bornes électriques d’un pack(P) ou d’un pack(E), - un dispositif de contrôle et de commande d’un équipement électrique de puissance alimenté en électricité par un des pack(P) et pack(E), ledit dispositif mettant en œuvre des lois de commandes fonction de la puissance électrique maximale pouvant être fournie par lesdits pack(P) et pack(E).
Grâce à ces caractéristiques, l’aéronef est apte à être alimenté par tout type de pack, quelle que soit la puissance électrique maximale qu’il peut fournir, sans nécessiter de modification des interfaces d’électronique de puissance, notamment des connecteurs électriques, dudit aéronef. D’un vol à un autre, l’aéronef est donc adapté à répondre à un besoin d’autonomie ou à un besoin de puissance électrique maximale selon les exigences définies par une mission à réaliser.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le dispositif de contrôle et de commande est configuré de sorte que les pack(P) et pack(E) alimentent en électricité un moteur de propulsion du véhicule.
Dans des modes de réalisation particuliers, le véhicule est un aéronef comprenant au moins deux ailes dans lesquelles s’étendent les seconds organes de guidage et comportant chacune : - une ouverture d’introduction de pack(P) et pack(E) adaptée à être obturée, et - au moins une borne de raccordement.
Ainsi, chaque aile comprend au moins un pack de batteries. Préférentiellement, le ou les packs de batteries disposés dans chaque sont choisis de sorte que chaque aile présente sensiblement la même masse afin d’éviter tout déséquilibre de l’aéronef et d’assurer sa stabilité.
Dans des modes de réalisation de l’invention, les ouvertures d’introduction de pack(P) et pack(E) de batteries sont formées dans une emplanture de chaque aile.
Dans des modes de réalisation de l’invention chaque ouverture d’introduction comprend au moins un volet mobile entre une position d’obturation de l’ouverture et une position de dégagement de l’ouverture.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne une méthode de dimensionnement de pack(P) de batteries et de pack(E) de batteries d’un système de stockage d’énergie électrique à installer dans un véhicule pour la réalisation d’une mission dudit véhicule comprenant des étapes de : - détermination d’une tension maximale de sortie d’un pack(P) et d’un pack(E) et de la masse maximale desdits pack(P) et pack(E) en fonction des contraintes du véhicule, - définition d’exigences critiques pour la réalisation de missions du véhicule, parmi une exigence de puissance électrique maximale et une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique, - dimensionnement d’au moins un pack(P) de sorte à répondre à une exigence de puissance maximale définie par une première mission, et à une exigence d’un minimum de capacité de stockage d’énergie électrique acceptable pour ladite première mission ; - dimensionnement d’au moins un pack(E) de sorte à répondre à une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique définie par une seconde mission, et à une exigence d’un minimum de puissance électrique acceptable pour ladite seconde mission.
Présentation des figures L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures qui représentent : - Figure 1 : une vue en perspective deux packs de batteries d’un système de stockage selon l’invention, - Figure 2 : une vue schématique de section d’un des packs de batteries selon la figure 1 installée dans une aile d’un aéronef, - Figure 3 : un logigramme représentant les étapes d’une méthode de détermination des caractéristiques d’un pack de batteries d’un système de stockage d’énergie électrique à installer dans un véhicule.
Dans ces figures, des références numériques identiques d’une figure à l’autre désignent des éléments identiques ou analogues. Par ailleurs, pour des raisons de clarté, les dessins ne sont pas à l’échelle, sauf mention contraire.
Description détaillée de l’invention
La présente invention concerne un système de stockage 10 d’énergie électrique d’un véhicule, comme représenté schématiquement par la figure 1, comportant une pluralité de batteries de cellules.
Le système de stockage 10 comprend au moins un pack(P) 20 de batteries 30, et au moins un pack(E) 21 de batteries 31, lesdits pack(P) et pack(E) étant mécaniquement interchangeables et électriquement substituable et comprenant respectivement des batteries dont les cellules présentent nominalement des densités de puissance maximale sensiblement différentes l’un de l’autre et des densités massiques d’énergie sensiblement différentes l’un de l’autre.
Plus précisément, les pack(P) 20 et pack(E) 21 sont mécaniquement interchangeables en ce sens qu’ils sont conçus de sorte qu’un pack(P) peut remplacer un pack(E), et inversement, dans la structure du véhicule, en fonction des besoins d’une mission qu’il doit réaliser.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 sont électriquement substituables en ce sens qu’ils sont conçus pour délivrer une énergie électrique compatible avec l’alimentation électrique attendu par le véhicule sur lequel lesdits packs peuvent être montés alternativement.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 sont destinés à être maintenus dans une structure dudit véhicule pour alimenter en électricité un équipement électrique de puissance dudit véhicule sollicité lors du fonctionnement du véhicule, en particulier tel qu‘un ou des moteurs de propulsion.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 comprennent un châssis support 40 sur lequel sont fixées les batteries 30, 31 de cellules par tout moyen de fixation connu de l’homme du métier. Le châssis support 40 comporte des premiers organes de guidage 41, solidaires du châssis support 40, destinés à coopérer avec des seconds organes de guidage 42 solidaires de la structure du véhicule, non représentée, de sorte à pouvoir guider et placer précisément le pack(P) 20 ou le pack(E) 21 dans le véhicule lors d’opérations d’insertion ou d’extraction.
Les premiers organes de guidage 41 sont par exemple des galets ou des patins glissants fixés au châssis support 40 et les seconds organes de guidage 42 sont par exemple des rails solidaires de la structure du véhicule, dans lesquels circulent les galets ou les patins glissants.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 comprennent des moyens de verrouillage (non représentés sur les figures) prévus pour immobiliser le châssis support 40 par rapport à la structure du véhicule lorsqu’un desdits pack(P) 20 ou pack(E) 21 est installé dans le véhicule.
Les moyens de verrouillage mettent en œuvre tout type de dispositifs adapté à immobiliser une charge portée par une glissière. Ils peuvent par exemple mettre en œuvre des butées mobiles à positionnement manuel, automatique ou télécommandé. Ils peuvent également mettre en œuvre des fixations à positionnement rapide tel que des goupilles, en particulier des goupilles avec un verrouillage à billes.
Dans tous les cas, et compte tenu de la masse d’un pack de batteries et des endommagements que pourrait produire un déplacement non contrôlé d’un pack lorsque le véhicule est en mouvement, le dispositif de verrouillage mis en œuvre est conçu pour éviter une probabilité non acceptable de défaillance, par un dimensionnement adapté de la structure du verrou (structure dite « safe life »), et ou par une redondance de verrous (structure dite « fail safe »), et par des moyens de surveillance ou de mise en sécurité pour prévenir un défaut de verrouillage.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 comprennent également des bornes électriques 50 destinées à être connectées à des bornes de raccordement du véhicule. Les bornes électriques 50 sont préférentiellement agencées sur le châssis support 40 de sorte que chaque borne électrique 50 soit en vis-à-vis d’une borne de raccordement à laquelle elle doit être électriquement connectée lorsqu’un des pack(P) 20 ou pack(E) 21 est installé dans le véhicule.
Dans une forme de réalisation, le raccordement électrique est réalisé par un serrage mécanique de cosses sur les bornes électriques et ou les bornes de raccordement.
Dans une forme de réalisation, le raccordement électrique est réalisé au moyen de connecteurs à engagement automatique lorsqu’un pack(P) 20 ou lorsqu’un pack(E) 21 est monté.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 sont dimensionnés selon leur aptitude à délivrer une puissance électrique maximale et selon leur capacité de stockage d’énergie électrique, pour la réalisation de missions du véhicule définissant soit une exigence critique en terme de puissance électrique maximale, soit définissant une exigence critique en terme de capacité de stockage.
Plus particulièrement, le pack(P) 20 de batteries 30 est conçu pour répondre prioritairement à un besoin de puissance électrique maximale en utilisation du véhicule avec une capacité de stockage en énergie réduite au plus à un minimum acceptable pour la mission définissant l’exigence critique en terme de puissance maximale. La puissance électrique maximale dudit au moins un pack(P) correspond à la puissance électrique maximale nécessaire pour la réalisation d’une première mission du véhicule, la capacité de stockage en énergie dudit au moins un pack(P) étant au moins une capacité nécessaire pour réaliser ladite première mission.
Le pack(P) est conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité de puissance maximale sensiblement supérieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E), et est conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité massique d’énergie sensiblement inférieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E).
Ainsi, à une puissance électrique maximale équivalente, un pack(P) présente une masse moins élevée qu’un pack(E). L’installation d’un pack(P) dans un véhicule permet avantageusement d’augmenter la maniabilité et la réactivité dudit véhicule.
Le pack(E) 21 de batteries 31 est conçu pour répondre prioritairement à une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique, a priori pour répondre à un besoin d'autonomie du véhicule, au détriment d’une puissance maximum pouvant être délivrée réduite au plus à un minimum acceptable pour la mission définissant l’exigence critique en terme de capacité de stockage.
La capacité de stockage d’énergie électrique dudit au moins un pack(E) correspond à la capacité de stockage d’énergie électrique nécessaire pour la réalisation d’une seconde mission du véhicule, la puissance électrique maximale étant au moins la puissance électrique nécessaire pour réaliser ladite seconde mission.
Caractériser une exigence critique d’une mission par la puissance maximale à fournir ou par la capacité de stockage d’énergie électrique nécessaire pour la réalisation de ladite mission permet d’optimiser la masse desdits pack(P) 20 et pack(E) 21 en les dimensionnant selon cette exigence critique et selon un minimum admissible pour les exigences non critiques. L’arrangement des batteries 30, 31 respectivement dans chaque pack(P) 20 et pack(E) 21 est à la portée de l’homme du métier pour ajuster la tension, l’intensité de courant maximal et la capacité de stockage d’énergie électrique desdits pack(P) et pack(E) en fonction des contraintes de la mission du véhicule.
Il est évident pour l’homme du métier que le pack(E) 20 et le pack(P) 21 doivent également répondre à des contraintes du véhicule en particulier en termes de volumes et de masses, ces aspects sont exposés ultérieurement.
Dans une forme de réalisation, les bornes électriques 50 du pack(P) 20 et du pack(E) 21 sont identiques de sorte que les différents packs de batterie se raccordent indifféremment sur une même interface de connexion du véhicule et du système de chargement ou de maintien de la charge lorsque le pack(P) 20 ou le pack(E) 21 est stocké hors du véhicule. En plus d’une simplification du système de stockage 10, cette caractéristique participe à la réduction de la masse du véhicule dans la mesure où il n’est pas nécessaire de prévoir deux types, ou plus, de bornes de raccordement du véhicule.
Chaque pack(P) 20 et pack(E) 21 porte également des moyens d’identification, avec ou sans contact, du type de pack auquel il est rattaché et pouvant être lu par le système de gestion électrique du véhicule. Ces moyens d’identification peuvent être mécaniques (e.g. une butée agissant sur un détecteur) et/ou optiques (e.g. un détecteur optique d’une cible ou de lecture d’un code), et/ou magnétiques (e.g. un capteur de proximité), et ou électriques (e.g. un contact électrique), et/ou radiofréquences (e.g. une puce radio).
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 peuvent être configurés pour être chargés par une unique station de chargement. Le temps de charge d’un pack(P) 20 plus court que celui d’un pack(E) 21 ; cela est notamment du au fait que la résistance interne des batteries 30 du pack(P) 20 est plus faible que celle des batteries 31 pack(E) 21, et au fait que les batteries 30 du pack(P) 20 acceptent des intensités de courants de charge plus élevés que celles du pack(E) 21.
Les moyens d’identification des pack(P) 20 et pack(E) 21 peuvent avantageusement être lus par un module de gestion de la station de charge de sorte à identifier le type de pack connecté à ladite station. Le module de gestion de la station de charge est configuré pour mettre en œuvre des profils de charge fonction du type de pack connecté.
Les pack(P) 20 et pack(E) 21 comprennent un système de gestion connecté à des moyens d’acquisition de données représentatives de paramètres du pack. Ces paramètres peuvent être caractérisés par une intensité maximale nominale du courant de charge acceptée, une intensité maximale nominale du courant pouvant être délivré, par un état de charge, par un état de santé, par une capacité de stockage et une température des cellules qui composent les batteries 30 ou 31 respectives des pack(P) 20 et pack(E) 21.
Le système de gestion des pack(P) 20 et pack(E) 21 est configuré de sorte à transmettre à un dispositif de contrôle et de commande d’un équipement électrique de puissance du véhicule, lorsqu’il est installé dans le véhicule, les données représentatives de ces paramètres.
Le système de gestion des pack(P) 20 et pack(E) 21 peut également transmettre au dispositif de contrôle et de commande des données représentatives de l’état d’énergie du pack(P) 20 ou du pack(E) 21 lorsque le pack auquel il est rattaché est installé dans le véhicule. L’état d’énergie représente l’état de disponibilité énergétique électrique des cellules des pack(P) 20 et pack(E) 21.
La communication de données représentatives de paramètres des pack(P) 20 et pack(E) 21 permet de pouvoir surveiller notamment des grandeurs critiques pour la préservation de la durée de vie des cellules composant les batteries 30, 31 des packs 20, 21.
Plus précisément, lorsque le dispositif de contrôle et de commande de l’équipement de puissance du véhicule a reçu les données représentatives de paramètres du pack(P) 20 ou du pack(E) 21 installé dans le véhicule, il est en mesure de réguler la consommation d’énergie afin d’éviter par exemple, toute décharge profonde ou surchauffe des cellules susceptibles d’être dommageable pour la durée de vie des batteries 30, 31. Grâce à ces caractéristiques, le vieillissement du pack 20, 21 de batteries 30, 31 est minimisé et ainsi, la durée de vie des packs 20, 21 de batteries 30, 31 est maximisée.
Les moyens d’acquisition de données peuvent être formés par des moyens de calculs et/ou de mesure, selon les paramètres à surveiller. Par exemple, la température des cellules peut être déterminée grâce à des sondes de température connues en soi de l’homme du métier, et les états de charge, l’état de santé et l’état de charge des cellules peuvent être déterminés par calcul et ou par des mesures de tensions dans des conditions spécifiques. A titre d’exemple, l’état de charge est déterminé par un algorithme, à partir des mesures de tension, courant et température pour chaque cellule ou groupe de cellules, et à partir de cartographies embarquées déterminées par essais.
Les systèmes de gestion des pack(P) 20 et pack(E) 21 sont configurés pour moduler les données issues des moyens de calculs en fonction de la configuration desdits pack(P) 20 et pack(E) 21, notamment du nombre de batteries qu’ils comprennent et du nombre de cellules composant chaque batteries.
Dans une forme de réalisation, le système de gestion est adapté à enregistrer des données représentatives de paramètres des pack(P) 20 et pack(E) 21, par exemple afin de sauvegarder les données représentatives de paramètres d’un pack(P) 20 ou d’un pack(E) 21 installé dans un véhicule au terme d’une mission. Les données sauvegardées peuvent ensuite être exploitées lors de la mise sous tension du pack(P) 20 ou pack(E) 21 pour la recharge dudit pack et pour la mission suivante.
Le dispositif de contrôle et de commande du véhicule est configuré pour mettre en oeuvre des lois de commandes des équipements électriques de puissance en fonction du type de pack installé dans le véhicule.
Ainsi, le véhicule est adapté à être alimenté par tout type de pack sans nécessiter de modification des interfaces d’électronique de puissance et de commande.
Dans la suite du texte, le véhicule adapté à mettre en oeuvre le système de stockage 10 d’énergie électrique est un aéronef comprenant au moins deux ailes 60. Une vue de section d’une aile dans laquelle est installé un pack de batteries est représentée par la figure 2.
Dans un exemple de réalisation de l’invention, chaque aile comprend au moins un pack(P) 20 ou au moins un pack(E) 21. Préférentiellement, les ailes 60 comprennent une masse identique de batteries 30, 31 de sorte à assurer la symétrie des charges alaires. Par exemple, chaque aile comprend un nombre identique d’un même type de pack.
Les seconds organes de guidage 42 prévus pour coopérer avec des premiers organes de guidage 41 d’un châssis support 40 des pack(P) 20 et pack(E) 21 sont solidaires de la structure interne de chacune des ailes 60, tel que représenté par la figure 2, de façon à ce qu’ils s’étendent dans chacune des ailes 60.
Chaque aile comprend une ouverture d’introduction des pack(P) 20 et pack(E) 21 à travers laquelle lesdits pack(P) 20 ou pack(E) 21 peuvent être introduits de sorte que les premiers organes de guidage 41 coopèrent avec les seconds organes de guidage 42.
Préférentiellement, ces ouvertures d’introductions sont formées dans une emplanture des ailes. Les seconds organes de guidage 42 s’étendent alors dans une direction sensiblement parallèle à un axe longitudinal des ailes 60. L’introduction des pack(P) 20 et pack(E) 21 dans les ailes 60 est réalisée à la suite d’une dépose des ailes 60, les ouvertures d’introduction étant obturées lorsque les ailes 60 sont fixées au fuselage de l’aéronef.
Dans d’autres exemples de réalisation de l’invention, les ouvertures d’introduction sont formées par des volets mobiles entre une position d’obturation de l’ouverture et une position de dégagement de l’ouverture.
La présente invention concerne également une méthode de détermination des caractéristiques d’un pack(P) 20 ou pack(E) 21 à installer dans un véhicule pour la réalisation d’une mission dudit véhicule. Cette méthode comprend des étapes de : 100 - détermination d’une tension maximale de sortie d’un pack(P) 20 et d’un pack(E) 21 et de la masse maximale desdits pack(P) 20 et pack(E) 21 en fonction des contraintes du véhicule, 200 - définition d’exigences critiques pour la réalisation de missions du véhicule, parmi une exigence de puissance électrique maximale et une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique, 300 - dimensionnement d’au moins un pack(P) 20 de sorte à répondre à une exigence de puissance maximale définie par une première mission, et à une exigence d’un minimum de capacité de stockage d’énergie électrique acceptable pour ladite première mission ; 400 - dimensionnement d’au moins un pack(E) 21 de sorte à répondre à une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique définie par une seconde mission, et à une exigence d’un minimum de puissance électrique acceptable pour ladite seconde mission.
De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en œuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d’exemples non limitatifs, et que d’autres variantes sont par conséquent envisageables.
Notamment, l’invention a été décrite en considérant principalement un aéronef. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples, de considérer d’autres types de véhicule.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de stockage (10) d’énergie électrique d’un véhicule, ledit système de stockage comportant des batteries comprenant des cellules, lesdites batteries étant agencées en packs destinés à être maintenus dans une structure dudit véhicule, caractérisé en ce que ledit système de stockage comprend au moins un pack d’un premier type ou pack(P) (20) et au moins un pack d’un second type ou pack(E) (21) mécaniquement interchangeables et électriquement substituables, ledit pack(P) (20) étant conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité de puissance maximale sensiblement supérieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E) (21) et, ledit pack(P) (20) étant conçu de sorte à comprendre des cellules présentant une densité massique d’énergie sensiblement inférieure de celle présentée par les cellules dudit pack(E), et de sorte que : - la puissance électrique maximale dudit au moins un pack(P) (20) corresponde à la puissance électrique maximale nécessaire pour la réalisation d’une première mission du véhicule, la capacité de stockage en énergie dudit au moins un pack(P) (20) étant au moins une capacité nécessaire pour réaliser ladite première mission ; et que - la capacité de stockage d’énergie électrique dudit au moins un pack(E) (21) corresponde à la capacité de stockage d’énergie électrique nécessaire pour la réalisation d’une seconde mission du véhicule, la puissance électrique maximale étant au moins la puissance électrique nécessaire pour réaliser ladite seconde mission.
  2. 2. Système de stockage (10) selon la revendication 1, dans lequel les pack(P) et pack(E) sont conçus de sorte à délivrer une puissance électrique maximale sensiblement identique.
  3. 3. Système de stockage (10) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel chaque pack(P) (20) et pack(E) (21) comprend des moyens d’identification du pack auquel il est rattaché, adapté à être lu par un système de gestion électrique du véhicule.
  4. 4. Système de stockage (10) d’énergie électrique selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les pack(P) (20) et pack(E) (21) comprennent un système de gestion connecté à des moyens d’acquisition de données représentatives de paramètres du pack de batteries, dont une intensité maximale nominale du courant pouvant être délivré, et l’état de charge, l’état de santé et la capacité de stockage d’énergie électrique du pack, ledit système de gestion étant configuré de sorte à transmettre à un dispositif de contrôle et de commande d’un équipement électrique de puissance du véhicule, lorsqu’un desdits pack(P) (20) et pack(E) (21) est installé dans le véhicule, les données représentatives de ces paramètres.
  5. 5. Système de stockage (10) d’énergie électrique selon la revendication 4, dans lequel le système de gestion est adapté à enregistrer les données représentatives de paramètres des pack(P) (20) et pack(E) (21).
  6. 6. Véhicule adapté à mettre en œuvre un système de stockage (10) d’énergie électrique selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant : - des seconds organes de guidage (42) solidaires d’une structure du véhicule prévus pour coopérer avec des premiers organes de guidage (41) d’un pack(P) (20) ou d’un pack(E) (21), - des bornes de raccordement destinées à être connectées à des bornes électriques (50) d’un pack(P) (20) ou d’un pack(E) (21), - un dispositif de contrôle et de commande d’un équipement électrique de puissance alimenté en électricité par un des pack(P) (20) et pack(E) (21), ledit dispositif mettant en œuvre des lois de commandes fonction de la puissance électrique maximale pouvant être fournie par lesdits pack(P) (20) et pack(E) (21).
  7. 7. Véhicule selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de contrôle et de commande est configuré de sorte que les pack(P) (20) et pack(E) (21) alimentent en électricité un moteur de propulsion du véhicule.
  8. 8. Véhicule selon l’une des revendications 6 ou 7, étant un aéronef comprenant au moins deux ailes (60) dans lesquelles s’étendent les seconds organes de guidage (42) et comportant chacune : - une ouverture d’introduction de pack(P) (20) et pack(E) (21) adaptée à être obturée, et - au moins une borne de raccordement.
  9. 9. Véhicule selon la revendication 8, dans lequel les ouvertures d’introduction de pack(P) (20) et pack(E) (21) sont formées dans une emplanture de chaque aile.
  10. 10. Véhicule selon la revendication 9, dans lequel chaque ouverture d’introduction comprend au moins un volet mobile entre une position d’obturation de l’ouverture et une position de dégagement de l’ouverture.
  11. 11. Méthode de dimensionnement de pack(P) (20) de batteries (30) et de pack(E) (21) de batteries (31) d’un système de stockage (10) d’énergie électrique à installer dans un véhicule pour la réalisation d’une mission dudit véhicule comprenant des étapes de : 100 - détermination d’une tension maximale de sortie d’un pack(P) (20) et d’un pack(E) (21) et de la masse maximale desdits pack(P) (20) et pack(E) (21) en fonction des contraintes du véhicule, 200 - définition d’exigences critiques pour la réalisation de missions du véhicule, parmi une exigence de puissance électrique maximale et une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique, 300 - dimensionnement d’au moins un pack(P) (20) de sorte à répondre à une exigence de puissance maximale définie par une première mission, et à une exigence d’un minimum de capacité de stockage d’énergie électrique acceptable pour ladite première mission ; 400 - dimensionnement d’au moins un pack(E) (21) de sorte à répondre à une exigence de capacité de stockage d’énergie électrique définie par une seconde mission, et à une exigence d’un minimum de puissance électrique acceptable pour ladite seconde mission.
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